Acustica_Catalan

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IVtt/-a*Á 
UNIVERSIDAD NACIONAL DE TUCUMÁN 
FACULTAD DE ODONTOLOGÍA 
CÁTEDRA DE BIOFÍSICA 
4á 
ACUSTICA 
Odontóloga Patricia Catalán 
Año: 2004 
Acústica 2 
TEMARIO 
• Acústica: Definición 
• Naturaleza del Sonido 
• Etapas en la Producción, Transmisión y Recepción del Sonido 
• Movimiento Oscilatorio, Periódico, Vibratorio o Armónico 
• Parámetros característicos del Movimiento Oscilatorio 
• Movimiento Ondulatorio 
• Clasificación de las Ondas 
• Parámetros característicos del Movimiento Ondulatorio Transversal 
• Cuerpos Sonoros 
• Ondas Sonoras 
• Propagación del Sonido 
• Velocidad de Propagación del Sonido 
• Valores de la Velocidad de Propagación del Sonido 
• Cualidades del Sonido: Intensidad, Altura o Tono, Timbre. 
• La Intensidad del Sonido y la Audibilidad 
• Relación entre Intensidad del Sonido y Distancia de la Fuente 
Sonora 
• Unidad de Intensidad del Sonido 
• Sonidos comunes en la vida diaria 
• Propiedades del Sonido: Reflexión , Refracción, Interferencia, 
Resonancia, Efecto Doppler 
• Ultrasonidos 
• Efectos Físicos y Biológicos de los Ultrasonidos 
• Aplicaciones Médicas de los Ultrasonidos 
• Aplicaciones Odontológicas de los Ultrasonidos 
Odontólogo. (Patricia Catalán 
Acústica 3 
ACÚSTICA 
Es la parte de la Física que trata de la producción y propagación del 
sonido y la naturaleza de las ondas percibidas por el oído, debido a 
vibraciones que se propagan en el aire y otros medios elásticos. 
NATURALEZA DEL SONIDO 
El sonido puede ser definido desde el punto de vista físico y fisiológico: 
• Desde el punto de vista FÍSICO: El sonido es el resultado de un 
movimiento vibratorio, debido a las vibraciones de los cuerpos 
sonoros que se propagan en el aire, constituyendo las ondas 
sonoras. 
• Desde el punto de vista FISIOLÓGICO: El sonido es la sensación 
que se produce cuando las ondas sonoras son percibidas por el 
oído y llegan al cerebro a través de la vía auditiva. 
ETAPAS EN LA PRODUCCIÓN. TRANSMISIÓN Y 
RECEPCIÓN DEL SONIDO 
Para que el oído humano perciba el sonido hay tres etapas: 
1- PRODUCCIÓN: Se necesita de un generador de vibraciones que al 
oscilar entrega energía al medio que lo rodea. 
2- TRANSMISION: Transmisión de esa energía desde el generador 
hasta el receptor a través de un medio elástico. 
3- RECEPCIÓN: Transformación de esa energía en el receptor con la 
potencia necesaria para producir la sensación del sonido. 
Para comprender la PRODUCCIÓN DEL SONIDO es importante definir 
MOVIMIENTO OSCILATORIO, PERIÓDICO , VIBRATORIO, ó también 
llamado ARMÓNICO. 
Definición: Es un movimiento que se repite con intervalos regulares de 
tiempo, al que se denomina período. 
Son numerosos los ejemplos de éste tipo de movimiento: la oscilación de 
una cuerda, de una membrana, de un diapasón, así como la de un 
péndulo, dada su periodicidad, entran dentro de esta categoría. En 
realidad, todos los cuerpos elásticos son capaces de originar movimientos 
vibratorios, siempre que las fuerzas aplicadas no sobrepasen el límite de 
elasticidad y provoquen deformaciones permanentes. 
Si observamos una varilla elástica fijada 
en su extremo inferior y la apartamos de 
su posición de equilibrio desde A hasta 
C, al soltarla se obtendrá un movimiento 
oscilatorio que permite a la varilla pasar 
una serie de veces del punto B al C y 
viceversa. 
Odontólogo (Patricia Catalán 
Acústica 4 
PARÁMETROS CARACTERÍSTICOS DEL MOVIMIENTO 
VIBRATORIO u OSCILATORIO 
En la varilla elástica del ejemplo, se puede describir: 
"OSCILACIÓN SIMPLE: Es la trayectoria descripta entre las dos 
posiciones extremas (entre B a C ó d e C a B ) . 
"OSCILACIÓN DOBLE ó COMPLETA: Es la trayectoria realizada desde 
una posición extrema B hasta llegar a la otra posición extrema C, 
volviendo a la inicial B. 
*PERÍODO (T): Es el tiempo requerido para efectuar una oscilación doble 
o completa. 
"FRECUENCIA (f): Es el número de oscilaciones dobles o completas en 
la unidad de tiempo. 
La frecuencia es igual a la inversa del período y el período es igual a la 
inversa de la frecuencia 
Frecuencia = Período = 
período frecuencia 
"ELONGACIÓN (e): Es la distancia, que en un instante cualquiera, separa 
al cuerpo que oscila de su posición de equilibrio (A). 
"AMPLITUD (A): Es la elongación máxima que separa el cuerpo que 
oscila de su posición de equilibrio ( distancia AC o AB). 
Para comprender la TRANSMISIÓN DEL SONIDO es necesario estudiar 
el MOVIMIENTO ONDULATORIO 
Definición de Movimiento ondulatorio: Consiste en la transmisión del 
movimiento vibratorio, de una partícula a otra, a través de un medio 
elástico cualquiera, ya sea sólido, líquido o gaseoso. 
El movimiento ondulatorio es el resultado de un movimiento vibratorio que 
se produce como consecuencia de las vibraciones de un cuerpo. 
Podemos observar el movimiento ondulatorio cuando arrojamos una 
piedra a un lago de aguas quietas, y ver que se originan ondas que se 
alejan en círculos cada vez más grandes. Cualquier cuerpo que flote en la 
superficie, al ser alcanzado por la onda, es mecido sin ser arrastrado por 
la misma, es decir, vibra con respecto a ciertas posiciones fijas de 
equilibrio, sin cambiar de lugar. 
Esto significa que en la propagación del movimiento ondulatorio no hay 
transporte neto de materia, ya que es la onda la que se propaga y no la 
partícula. Al propagarse la onda se produce una perturbación que es la 
que se desplaza, y el movimiento progresa por causa de los impactos que 
produce en forma sucesiva cada molécula sobre las inmediatas, sin 
experimentar traslación. 
La propagación del movimiento ondulatorio se traduce en una transmisión 
de energía sin que el medio desplace material. 
Odontólogo (Patricia Catalán 
Acústica 5 
CLASIFICACIÓN DE LAS ONDAS 
ONDAS VISIBLES las de los líquidos, 
Según su p r e s e n t a c i ó n d e las cuerdas, cables, sogas etc. 
Y naturaleza 
ONDAS INVISIBLES ondas sonoras 
ondas electromagnéticas, ondas sísmicas 
Las ondas sonoras se transmiten en todos los medios excepto el vacío. 
Las ondas electromagnéticas se transmiten a través del vacío, de los 
fluidos y de los sólidos. Las ondas electromagnéticas comprenden: luz 
visible, rayos gamma, rayos x, etc. 
arriba ó hacia abajo a partir de la posición de equilibrio (exceptuando 
amplitud). 
PERÍODO (T): Es el tiempo que tarda una onda en efectuar una 
oscilación doble (cresta más valle) 
FRECUENCIA (f): Es el número de oscilaciones completas que realiza 
una partícula en la unidad de tiempo (segundo). 
LONGITUD DE ONDA ( X ): Es la distancia que hay entre dos crestas, 
dos valles ó dos puntos similares de dos ondas consecutivas. 
VELOCIDAD DE PROPAGACIÓN (v): es la velocidad con que las ondas 
se propagan en un medio homogéneo. Está relacionada con la longitud de 
onda y el período. 
¿ 
Si en el movimiento rectilíneo uniforme v = -
t 
A 
En el movimiento ondulatorio será e = X por lo tanto v = — 
t=T 
como T = — 
De esto surge que: v = — de donde v = X • f 
7 
Ésta es la ECUACIÓN FUNDAMENTAL DEL MOVIMIENTO 
ONDULATORIO 
La velocidad de propagación es constante para cada medio que se 
considere, es decir, para un medio sólido es diferente que para un medio 
líquido. 
La velocidad de propagación del movimiento ondulatorio depende del 
medio elástico, y es mayor en un medio poco denso y poco compresible. 
La velocidad de propagación es mayor en líquidos y en sólidos porque 
son poco compresibles. 
Odontólogo (Patricia Catalán 
Acústica 7 
En Acústica, es necesario definir: 
CUERPOS SONOROS: Son aquellos que pueden vibrar fácilmente por 
efecto de estímulos o de pequeños choques. 
Por lo general, el origen de éstas vibraciones se debe a: 
• Cuerdas que vibran: violín, piano, guitarra. 
• Superficies vibrantes: varillas, placas, membranas. 
• Columnas de aire: tubos sonoros, voz humana, instrumentos de 
viento. 
ONDAS SONORAS: Son aquellas que pueden ser percibidas por el oído 
humano y cuya frecuencia comprende de 20 a 20.000 ciclos por seg 
(HERTZ). 
Pero no todas las ondas son capaces de excitar la sensación auditiva: 
Las ONDAS INFRASÓNICAS tienen frecuencia inferior a 20 Hz. 
Las ONDAS SUPRASÓNICAS tienen frecuencia superior a los 20.000 
Hz. 
Es interesante señalar que esta clasificación toma como criterio las 
condiciones de la audición humana. En los animales, el campo de 
audibilidad es distinto, y, por lo tanto lo que el hombre considera 
ultrasonido, puede ser sonido para los animales. Por ejemplo: en el perro, 
el campo de audibilidad alcanza hasta los 30.000 Hz, en el murciélago 
supera los 40.000 Hz y algunas especies de insectos supera los 100.000 
Hz. 
En la RECEPCIÓN del sonido, el oído, que es el receptor, transmite el 
sonido recibido a la vía auditiva, que llega al cerebro transformándose en 
la SENSACIÓN DE SONIDO. 
En resumen: 
PRODUCCIÓN TRANSMISIÓN RECEPCIÓN 
Cuerpo sonoro medio elástico receptor 
(vibraciones) (ondas sonoras) (oído) 
sensación de sonido 
El medio elástico transmite las ondas sonoras sin arrastre de materia 
hacia el receptor: el oído. 
PROPAGACIÓN DEL SONIDO 
El sonido se transmite por ondas a través de los sólidos, los líquidos y los 
gases. 
Pero el sonido NO se transmite en el vacío, pudiendo ser ello verificado 
sobre la base de la siguiente experiencia: 
Colocando un timbre o campanilla eléctrica dentro de una campana de 
vidrio, al hacerlo funcionar, se percibe el sonido del mismo. A 
continuación y mediante una bomba de vacío, se extrae el aire del interior 
de la campana. Se podrá apreciar, que, a medida que el aire se enrarece 
dentro de dicha campana, el sonido se va debilitando hasta desaparecer 
Odontólogo (patricia Catalán 
Acústica 8 
por completo. Volverá a hacerse perceptible cuando se deje entrar 
nuevamente aire dentro de la campana. 
VELOCIDAD DE PROPAGACIÓN DEL SONIDO 
Durante una tormenta, primero se observa el destello del relámpago, y, 
después, el ruido del trueno. Éste fenómeno tiene su explicación en el 
hecho de que la velocidad de propagación de la luz supera centenares de 
miles de veces a la velocidad de propagación del sonido. Una de las 
formas de determinar la velocidad de propagación del sonido en el aire 
consiste en disponer dos personas a una distancia no mayor de 2 Km 
entre sí. Una de ellas dispara mediante una pistola una señal luminosa, y 
la otra pone en marcha un cronómetro tan pronto percibe la luz, 
deteniéndolo cuando escucha el sonido. 
Sobre la base del tiempo que ha tardado en propagarse el sonido, podrá 
calcularse fácilmente su velocidad, aplicándose para ello la expresión ya 
conocida v = e/t 
La experiencia demostró que a 0 °C la velocidad de propagación del 
sonido en el aire es del orden de los 330 m/seg, creciendo con el aumento 
de temperatura 
La influencia de la temperatura se explica por la disminución de la 
densidad del medio. 
El sonido exige para su propagación un medio elástico, sólido, líquido ó 
gaseoso, y su velocidad depende de la elasticidad y densidad del medio. 
V ~ V d 
E = módulo de elasticidad 
d = densidad 
La velocidad de propagación del sonido en los líquidos es mayor que en 
el aire. En los sólidos, la velocidad es aún mayor que en los líquidos. 
VALORES DE LA VELOCIDAD DE PROPAGACIÓN DEL 
SONIDO 
MEDIO V E L O C . m/seg 
Aire 0 °C 331 
Aire 15°C 340 
Oxígeno 315 
Corcho 500 
Plomo 1200 
Hidrógeno 1270 
Agua 15°C 1400 
Ladrillo 3600 
Madera 4600 
Vidrio 5000 
Hierro 5100 
Acero 5400 
Odontólogo (Patricia Catalán 
Acústica 9 
La velocidad de propagación del sonido depende de: 
• Naturaleza del medio 
• Densidad 
• Elasticidad 
CUALIDADES DEL SONIDO 
El oído es capaz de analizar las ondas sonoras que recibe, distinguiendo 
entre dos o más sonidos que le lleguen simultáneamente cuando difieran 
en las siguientes características fundamentales: Intensidad, Altura o 
Tono, Timbre . Cada una de ellas está estrechamente asociada a una 
característica física de la onda sonora que llega al oído. Así: 
• INTENSIDAD con la amplitud de la onda sonora. 
• ALTURA O TONO con la frecuencia de la onda sonora. 
• TIMBRE está asociado a la complejidad de la onda sonora. 
Depende de las vibraciones secundarias que acompañan a la 
vibración principal. 
INTENSIDAD DEL SONIDO 
La intensidad de los sonidos está íntimamente vinculada con la Amplitud. 
Así los sonidos pueden ser clasificados en F U E R T E S y DÉBILES, 
pudiéndose verificar que cuanto mayor es la amplitud de las ondas, mayor 
es la intensidad, o sea más fuerte es el sonido, y, cuanto menor es la 
amplitud de las ondas sonoras, menor es la intensidad, o sea más débil 
es el sonido. Por ejemplo: cuando se rasga con los dedos una cuerda de 
violín o de guitarra, el sonido se va debilitando cada vez más a medida 
que el movimiento oscilatorio de la cuerda se va extinguiendo. 
Podemos observar las ondas correspondientes a dos sonidos de distintas 
amplitudes: 
Sonido débil. Ej. el tic-tac del 
reloj 
Sonido fuerte. Ej. la explosión 
de una bomba 
Si tenemos dos sonidos con igual amplitud y distinta frecuencia, presenta 
mayor intensidad el que tiene mayor frecuencia. 
Definición de INTENSIDAD: es la cantidad de energía empleada por las 
ondas sonoras al pasar, a través de la unidad de área, en la unidad de 
tiempo. 
E 
Matemáticamente se expresa: / = 
S-At 
Odontólogo (Patricia Catalán 
Acústica 10 
E = energía transmitida por las ondas. 
S = superficie a través de la cual pasan las ondas. 
t = tiempo empleado en la propagación. 
. . . . . _. Joule vatio , . . Joule Unidades: / = — = — — sabiendo que = = vatio 
cm • seg cm seg 
Dado que el vatio es una unidad demasiado grande, se emplea otra 
unidad un millón de veces más pequeña: el MICROVATIO ( \i w ) que es 
igual a diez elevado a la potencia negativa de seis vatio, o , Joule/seg. 
O sea 1 u w = 10"6 w = 10"6 Joule/seg 
LA INTENSIDAD DEL SONIDO Y LA AUDIBILIDAD 
El oído humano posee elevada sensibilidad. 
La mínima intensidad de las ondas sonoras que provoca en una persona 
la sensación de sonido se denomina UMBRAL DE AUDIBILIDAD. 
La máxima intensidad, sobre la base de la cual las ondas sonoras 
provocan una sensación de dolor en el oído se llama UMBRAL DE 
SENSACIÓN DESAGRADABLE. 
Para que un sonido sea apenas audible, la energía transmitidaal tímpano 
por centímetro cuadrado de superficie debe ser de diez elevado a la 
potencia negativa de dieciséis Joule/seg. Y, el más fuerte que puede ser 
audible pero sin dolor es de diez elevado a la potencia negativa de cuatro 
Joule/seg. 
10" 1 6 1(T* 
sonido min. Audible umbral de sens. Desagradable 
RELACIÓN ENTRE INTENSIDAD DEL SONIDO Y 
DISTANCIA DE LA FUENTE SONORA 
Respecto de la distancia, es fácil comprobar que los sonidos van 
debilitándose a medida que aquélla aumenta. 
Es obvio que cuanto más próximos nos encontramos de la fuente de 
emisión de un sonido, más fuerte lo oímos, y, a medida que nos alejamos, 
éste se va haciendo cada vez menos audible. A mayor distancia recibe 
menos intensidad de energía sonora, porque el área de distribución es 
mayor. Se verifica que la intensidad del sonido varía en razón inversa con 
Odontólogo (Patricia Catalán 
Acústica l l 
En B la intensidad es 4 veces menor 
En C la intensidad es 9 veces menor 
Alexander Graham Bell introduce una nueva forma de medir la intensidad 
del sonido. Introduce la escala logarítmica. La unidad que resulta se llama 
B E L . 
B E L : es el logaritmo de la intensidad relativa del sonido. 
Para definir BEL se toma la intensidad del sonido mínimo audible y en 
base a eso se puede definir la intensidad de cualquier sonido. 
BEL = l o g — • Intensidad de cualquier sonido 
Intensidad del sonido mínimo audible 
Si la intensidad de un sonido cualquiera es igual al mínimo audible: 
— = 1 log 1 = 0 BEL 
h 
Si la intensidad de un sonido cualquiera es 10 veces mayor que el mínimo 
audible: 
— = 10 log 1 0 = 1 Bel 
^ 0 
Tenemos 1 Bel cuando un sonido tiene una intensidad 10 veces superior 
al mínimo audible. 
Tenemos 2 Bel cuando un sonido tiene una intensidad 100 veces superior 
al mínimo audib le :— = — log 100 = 2 Bel 
/ „ 1 
log— 
-"o 
Bel 
1 0 
10 1 
100 2 
1000 3 
Los números de la derecha son los logaritmos en base 10, de los de la 
izquierda. Así, un sonido con una potencia 1000 veces mayor que otro, es 
3 Bels más sonoro. 
El Bel es una unidad de intensidad muy grande, entonces se usa el 
DECIBEL, que es la décima parte del Bel: 1dB = — Bel 
10 
S O N I D O S C O M U N E S E N L A V I D A D I A R I A E N db 
Murmullo de hojas 10 
Susurro al oído 20 
Tic tac del reloj , 30 
Radio o TV a bajo volumen 60 
Tráfico callejero 70 
Tren por un túnel 90 
Camión pesado 100 
Trueno 110 
Odontólogo (patricia Catalán 
Acústica 12 
Motor de un avión 120 
Una conversación normal puede tener 40 dB 
Una conversación fuerte puede tener 60 dB 
ALTURA O TONO 
Ésta característica está relacionada únicamente con la FRECUENCIA de 
las ondas sonoras. 
Ésta cualidad permite distinguir sonidos GRAVES y AGUDOS. 
Si la frecuencia es elevada, la altura o tono del sonido es agudo o alto. 
Si la frecuencia es baja, la altura o tono del sonido es grave o baja. 
En música, la altura o tono del sonido se utiliza para clasificar las notas 
musicales: do, re, mi, fa, sol, la, si ya que son sonidos de distinta 
frecuencia. 
Grave 
Cada cuerpo sonoro tiene un sonido propio pero el sonido de cada cuerpo 
sonoro no es puro. Para distinguir esto definimos : 
FRECUENCIA FUNDAMENTAL: es la que emite un cuerpo sonoro con 
mayor amplitud y mayor longitud de onda. 
ARMÓNICOS ó SOBRETONOS: son vibraciones secundarias que 
acompañan a la vibración ó frecuencia fundamental. 
Para tener un sonido puro usamos el DIAPASÓN, que es una varilla 
metálica en forma de U sostenida por un vastago. Al golpearlo, comienza 
a vibrar con una frecuencia única. Se lo usa como patrón de frecuencia. 
Nos da un sonido puro, sin armónicos ni sobretonos. 
Acústica 13 
I\AA 
Clarinete 
TIMBRE 
Es una cualidad que permite distinguir dos sonidos que tienen la misma 
intensidad y la misma altura o tono en base a las vibraciones secundarias 
que acompañan a la vibración fundamental. Difieren en el número y 
distribución de sus armónicos. 
Así, es posible distinguir, por ejemplo, la misma nota musical, emitida por 
dos instrumentos distintos, como el piano y el violín, debido a que los 
armónicos o sóbretenos son diferentes en cada caso. 
El timbre también permite diferenciar la voz de las personas. Si dos 
personas emiten la misma nota musical, por ejemplo, "la", con la misma 
intensidad y la misma altura, se las puede diferenciar por el timbre. 
Para comprender mejor, ver dibujos de las vibraciones secundarias 
correspondientes a piano, violín y clarinete . 
PROPIEDADES DEL SONIDO 
• Reflexión y refracción del sonido 
• Interferencia de las ondas sonoras 
• Resonancia 
• Efecto Doppler 
REFLEXIÓN DEL SONIDO 
Cuando las ondas sonoras encuentran un obstáculo, se reflejan. 
Las ondas sonoras se reflejan en superficies tales como: paredes, 
montañas, nubes, el suelo etc. 
Rara vez se oyen los sonidos sin estar acompañados de reflexiones, 
especialmente en el interior de los edificios, donde las paredes, el techo, 
el piso y los muebles y demás artefactos, proporcionan las superficies 
reflectoras. 
La larga duración de los truenos se debe principalmente a reflexiones 
sucesivas en las superficies de las nubes y el suelo. 
El ángulo de incidencia de las ondas sonoras sobre una superficie 
reflectora es igual al ángulo de reflexión de éstas. 
ECO: Es la repetición de un sonido que ha sido emitido una sola vez. 
Se produce por la reflexión de las ondas sonoras sobre un obstáculo 
suficientemente alejado del centro de vibración, para que no se confunda 
el sonido emitido con el reflejado. 
Para que pueda percibirse el eco, la superficie reflectante debe estar 
dispuesta de tal modo que el sonido reflejado vuelva al punto de partida. 
El tiempo que requiere nuestro oído para percibir como independientes un 
sonido de otro es de 1/10 de segundo. 
Para que pueda haber eco, la superficie de reflexión debe estar alejada 
de la fuente productora del sonido unos 17 metros, pues de ésta manera 
Odontólogo (Patricia Catalán 
Acústica 14 
las ondas recorren, entre ida y vuelta 34 metros, que es la distancia que 
debe recorrer el sonido entre la fuente y la superficie en 1/10 segundos. 
Para una distancia de 17 m, el eco es monosílabo, y para una distancia 
doble, triple, etc., es bisílabo, trisílabo, etc. 
El eco es múltiple, es decir, el sonido se repite varias veces cuando la 
reflexión se verifica sobre diversos obstáculos, como sucede con los 
truenos al reflejarse sobre diferentes nubes. 
REFRACCIÓN DEL SONIDO 
Cuando una onda sonora pasa de un medio a otro de distinta densidad o 
elasticidad, experimenta un cambio de velocidad y dirección. 
La refracción del sonido es el cambio de la dirección de propagación del 
sonido debido a la variación de la velocidad. 
Las ondas sonoras se desvían hacia arriba y se oyen a menor distancia, 
cuando viajan con un viento cuya velocidad es mayor cerca de la Tierra 
que en las alturas, o cuando el aire es más caliente cerca de la Tierra que 
en las alturas. Las ondas sonoras se desvían hacia abajo cuando viajan 
con un viento cuya velocidad es menor cerca de la Tierra, o cuando las 
capas inferiores son más frías; en éstas circunstancias, el sonido se oye a 
una distancia mayor de la fuente sonora que normalmente. 
INTERFERENCIA 
Se produce interferencia cuando se superponen dos ondas, anulándose ó 
reforzándose sus efectos. La interferencia se produce cuando en un punto 
del espacio se superponen dos ondas de la misma naturaleza física y de 
igual longitud de onda. 
El fenómeno de interferencia se explica con la teoría ondulatoria. Cuando 
las ondas superpuestas están en concordancia de fase y poseen igual 
frecuencia, se refuerzan sus efectos, produciéndose interferencia 
constructiva y dando como resultado una onda de doble amplitud y de la 
misma frecuencia. Cuando las ondas superpuestas poseen igual 
frecuencia y amplitud pero están en oposición de fase se produce el 
aniquilamiento de la onda; esto se conoce como interferencia destructiva. 
RESONANCIA 
Cuando una onda sonora, que vibra en la misma frecuencia que la quenaturalmente posee un cuerpo, cae sobre él, éste comienza a vibrar en su 
frecuencia natural. Ésta fenómeno recibe el nombre de resonancia. 
Una experiencia en la cual se verifica éste fenómeno se logra mediante 
dos diapasones, con exactamente el mismo tono y montados sobre cajas 
huecas, colocados a una distancia de 1 metro. Al golpear el diapasón A, 
la vibración se propaga por el aire haciendo vibrar el aire de la otra caja. 
Dicha vibración es recogida por el diapasón B, que vibra con una amplitud 
creciente debido al fenómeno de resonancia. 
Otro ejemplo del fenómeno de resonancia es el caso de la vibración de 
muebles y ventanas al pasar un camión. 
EFECTO DOPPLER 
Cuando un observador se dirige hacia una fuente sonora, entran en sus 
oídos más ondas por segundo; en consecuencia, la frecuencia se eleva. 
Por el contrario, cuando se mueve alejándose de la fuente, le llega menos 
ondas por segundo; por lo tanto, la frecuencia se reduce. 
El mismo efecto podrá observarse si es la fuente productora del sonido la 
que se acerca al observador en reposo, y luego se aleja. 
Odontólogo (Patricia Catalán 
Acústica 15 
Se produce entonces la sensación de que el sonido se hace más agudo 
cuando la fuente sonora se aproxima, y más grave cuando ésta se aleja. 
Cuanto mayor sea la velocidad de la fuente sonora, tanto mayor será la 
diferencia de tonos que se percibirá. 
Éste fenómeno se conoce con el nombre de efecto doppler. 
Por ejemplo: el caso del sonido de la bocina de un automóvil que se 
desplaza a gran velocidad por una carretera, cuando se acerca al 
observador, la frecuencia del sonido aumenta y, por el contrario, cuando 
se aleja, disminuye. Lo mismo sucede con el ruido del motor de un auto 
de carreras, cuando se aproxima y aleja de un observador que se 
encuentra a un costado de la pista. 
ULTRASONIDOS 
Se designan Ultrasonidos a los sonidos que poseen frecuencias 
superiores a 20.000 ciclos por seg. (20.000 Hz), y que, no son percibidos 
por el oído. 
Una de las principales características es su fácil propagación en los 
líquidos y su fuerte absorción por el aire, sobre todo a medida que 
aumenta su frecuencia. 
Los ultrasonidos se propagan en línea recta con gran directividad y 
presentan fenómenos de reflexión. 
PRODUCCIÓN: En ciertos insectos y en el murciélago se puede 
comprobar la existencia de órganos especializados para la producción de 
ultrasonidos. Los murciélagos producen, por la vibración de membranas 
delgadas localizadas en la laringe, ultrasonidos de una frecuencia de 50 
Kc que usan para orientarse durante el vuelo. 
La OBTENCIÓN de ultrasonidos se efectúa pot¿—_•Magnetoconstricción 
Piezo electricidad 
MAGNETOCONSTRICCIÓN: Consiste en la propiedad de los materiales 
ferromagnéticos de virar a alta frecuencia produciendo ultrasonidos de la 
misma frecuencia que el campo magnético oscilante al que se encuentran 
sometidos. 
E F E C T O PIEZO ELÉCTRICO: Consiste en la propiedad que presentan 
determinadas sustancias cristalinas ( cuarzo, blenda, turmalina), las 
cuales, cuando son comprimidas según determinados planos, acumulan 
cargas eléctricas en determinadas zonas. Éste efecto es reversible, o sea 
que si se suministran cargas eléctricas de forma alternativa, se producen 
dilataciones y compresiones en el cristal con la misma frecuencia que la 
corriente suministrada, de tal modo que originan vibraciones de alta 
frecuencia. 
Odontólogo (Patricia Catalán 
Acústica 16 
EFECTOS FÍSICOS Y BIOLÓGICOS 
El más importante de los efectos físicos provocado por la absorción de los 
ultrasonidos es el E F E C T O MECÁNICO, en donde mencionamos: 
*Seudocavitación: Cuando los ultrasonidos en un líquido con gases 
disueltos, por las vibraciones hay desprendimiento de las burbujas de gas. 
Se produce la desgasificación del líquido. 
*Cavitación: Es la formación de burbujas de gases en los líquidos, aún 
sin gases disueltos, por las grandes variaciones de presión que producen 
las ondas. 
*Micromasaje en los tejidos orgánicos. 
*Rotura de macromoléculas u emulsión de sustancias inmiscibles. 
E F E C T O TÉRMICO: La energía mecánica adquirida por las partículas 
vibrantes se transforma en calor como consecuencia del rozamiento. 
E F E C T O QUÍMICO: Deriva de la acción conjunta del efecto mecánico y el 
térmico. La vibración mecánica favorece el íntimo contacto de los 
componentes del medio, y el aumento de la temperatura actúa como 
catalizador de numerosas reacciones. Además la rotura de grandes 
moléculas permite la reagrupación de sus partes para formar otros 
compuestos. 
E F E C T O BIOLÓGICO: Consecuencia de todos los efectos anteriores. 
Favorece el metabolismo celular, se produce el calentamiento de los 
tejidos que absorben el ultrasonido, lo cual, a su vez, contribuye a la 
mejora del riego sanguíneo. 
APLICACIONES MÉDICAS 
Pueden tener f i n e s ^ ^ . Terapéuticos 
Diagnósticos 
TERAPÉUTICO: Se aprovecha su acción térmica u mecánica, 
consiguiendo el calentamiento del tejido tratado. En aplicaciones 
normales la intensidad usada es de 0,5 a 3,5 wat/cm 2 
Se usa mucho en el tratamiento localizado, por medio de un aplicador de 
mano que comprime el cristal vibrante directamente sobre la piel de la 
zona deseada, que da una penetración de 3,5 mm. 
En general, tiene acción antiálgica, antiinflamatoria y antiesclerosa, por su 
acción fibrolítica. Se usa en tratamientos de neuralgia, neuritis, mialgias, 
artrosis, en enfermedades de la piel; en neurología, en afecciones del 
oído, entre otras. 
Otro tipo de aplicaciones muy reciente de los ultrasonidos es en cirugía 
(bisturí ultrasónico). 
DIAGNÓSTICO: En la actualidad el uso de ultrasonido es primordialmente 
con fines diagnósticos. Se basa en el fenómeno del ECO. 
La ECOGRAFÍA es una . técnica que consiste en la emisión de 
ultrasonidos de muy alta frecuencia, en el orden de los megahertz (MHz), 
y de baja potencia, en forma de pulsos de microsegundos de duración, 
separados por intervalos de milisegundos. Esto se logra por medio de un 
cristal piezoeléctrico que se pone en íntimo contacto con la piel de la zona 
a investigar. La reflexión de los ultrasonidos, (fenómeno del eco) por 
Odontólogo (patricia Catalán 
Acústica 17 
cuerpos extraños, permite detectar diversas patologías como cálculos 
hepáticos, renales y salivales. Los ecos que se producen se recogen con 
el mismo cristal que actúa como emisor y se transforman en impulsos 
eléctricos que son procesados para obtener una imagen del órgano 
estudiado en la pantalla de un osciloscopio. 
La ecografía es utilizada en las distintas especialidades: cardiología, 
gastroenterología, ginecología y obstetricia, pues carece de los peligros 
de la radiografía, para registrar imágenes del feto, por ejemplo. 
APLICACIONES ODONTOLÓGICAS 
Se basan en el efecto mecánico. 
Se usan fundamentalmente en dos especialidades ^ Periodoncia 
Endodoncia 
PERIODONCIA: El ultrasonido se usa para la limpieza de los dientes ya 
que puede arrastrar cálculos, sarro y placa bacteriana. 
ENDODONCIA: Se usa para la limpieza de las paredes de los conductos 
radiculares. Algunos investigadores encuentran mejores efectos con el 
uso de ultrasonidos con respecto a la instrumentación manual, utilizando 
en ambos casos soluciones de hipoclorito de sodio al 5% y EDTAC (etilen 
diamino tetra acético). Sin embargo, los resultados son contradictorios y 
se puede afirmar que no hay grandes diferencias entre la instrumentación 
manual y la ultrasónica en endodoncia. 
También se utiliza en PRÓTESIS para remover puentes y coronas muy 
cementadas. 
Odontólogo (Patricia Catalán 
Acústica 18 
TABLA DE ILUSTRACIONES 
Los esquemas y gráficos han sido tomados de las siguientes fuentes: 
• Esquema pág. 3: Cicardo;"Biofísica" pág. 431 
• Esquema pág. 5: Cicardo "Biofísica" pág. 434 
• Esquema pág. 6: Heinemann "Física" pág. 206 
• Esquema pág. 9: Heinemann "Física" pág. 226 
• Esquema pág. 10: Heinemann "Física" pág. 227 
• Esquema pág. 12: Muracciole "Manual de Biofísica" pág. 436 
Heinemann"Física" pág. 232 
Odontólogo (Patricia Catalán 
Acústica 19 
BIBLIOGRAFÍA 
• CICARDO, Vicente H. "Biofísica" 8 o Edición. Buenos Aires: López 
Libreros. Editores, 1987 
• FRUMENTO, A. S. "Biofísica" 3 o Edición. España: Laxes S.L. 
Ediciones, 1995 
• HEINEMANN, Alberto. "Física" 1 o Edición. Buenos Aires: Ángel 
Estrada y cía., 1985 
• MURACCIOLE, Juan C. "Manual de Biofísica". Buenos Aires: 
López Libreros. Editores, 1965 
• ZARAGOZA, Juan R. Y GÓMEZ PALACIOS, Manuel. "Física e 
Instrumentación Médica" Tomo 2. España: Publicaciones de la 
Universidad de Sevilla, 1977.